EP2562845A1 - Energiespeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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EP2562845A1
EP2562845A1 EP20120181139 EP12181139A EP2562845A1 EP 2562845 A1 EP2562845 A1 EP 2562845A1 EP 20120181139 EP20120181139 EP 20120181139 EP 12181139 A EP12181139 A EP 12181139A EP 2562845 A1 EP2562845 A1 EP 2562845A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
energy storage
storage device
cooling fins
recesses
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20120181139
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Georg Prof. Schweiger
Michael Bünnig
Ralf Bayer
Peter Birke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Technologies GmbH filed Critical Continental Automotive Technologies GmbH
Publication of EP2562845A1 publication Critical patent/EP2562845A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to an energy storage device for a motor vehicle.
  • Hybrid-powered vehicles include, for example, an internal combustion engine, an electric machine, and an electrochemical and / or electrostatic energy storage device.
  • the electric machine of the hybrid vehicle usually acts as a starter / generator or as an electric drive.
  • a starter / generator it is used to start the engine and replaces the normally existing starter and the alternator.
  • an electric drive it is used together with the internal combustion engine or alone to drive the motor vehicle.
  • generator mode it enables a recuperation of kinetic energy to supply the electrical system with electrical energy and to charge an energy storage.
  • the energy storage device has one or more energy stores (electrochemical and / or electrostatic) which can store electrical energy.
  • electrochemical energy storage preferably nickel-metal hydride cells or lithium-ion cells are used.
  • electrostatic energy storage devices are also used, for example double-layer capacitors or lithium capacitors.
  • the energy accumulators During operation, the energy accumulators generate waste heat, which is dissipated by cooling fins, in order to prevent overheating of the energy accumulator.
  • An energy storage device for a motor vehicle has an energy storage with cooling fins and a one-piece bent part.
  • the bending part is designed as a container for receiving the energy store.
  • the bent part has recesses through which the cooling fins can be passed.
  • the bent part further has an opening through which an insertion of the energy storage is made possible in the bending part.
  • the energy store is arranged in the bent part and the cooling fins are passed through the recesses.
  • the one-piece bent part consists of a bendable, one-piece molded part (for example, sheet metal) which has been formed into a container by means of a bending process (for example, swivel bending).
  • the container has at least five boundary surfaces (for example a bottom and four side walls) and is designed such that it can preferably completely absorb the energy store.
  • the opening preferably results from a missing boundary surface of the bent part (for example, container without cover).
  • the opening may also be a further recess in one of the boundary surfaces of the bent part.
  • the recesses may preferably be introduced before the bending process in the bending part (eg. By punching).
  • the recesses are designed such that they allow a precise passage of the cooling fins.
  • the cooling fins can dissipate heat which arises during operation of the energy store from the energy store and thereby cool the energy store.
  • the energy store is arranged in the bent part, wherein the cooling fins are passed through the recesses and are thus arranged at least partially outside of the bent part.
  • the bent part is a cost-producible housing for the energy storage. Further, the energy storage can be inserted in a simple manner in the bending part, whereby the manufacturing process of the energy storage device can be significantly simplified. At the same time the bent part allows effective and cost-effective cooling of the energy storage by the cooling fins are passed through the recesses. The present invention thus enables the production of a low-cost energy storage device with effective cooling.
  • the recesses are formed such that they form a guide for the cooling fins in the insertion of the energy storage in the bending part.
  • the recesses at least partially on a sawtooth shape.
  • the recesses preferably have a sawtooth shape along their longitudinal sides.
  • a sawtooth form is an asymmetrical triangular vibration, with protrusions which project into the recess, and recesses which project into the bent part.
  • the recesses may also have a symmetrical triangular shape or a waveform. All of these shapes allow the recesses to preferably contact their bumps in contact with the cooling fins.
  • the contact surface between the cooling fins and the recesses can be reduced by the sawtooth shape. This can reduce the friction between the recesses and the cooling fins upon insertion of the energy storage in the bending part.
  • the surveys can also be rounded off. The insertion of the energy storage in the bending part is thereby facilitated, whereby the manufacturing process can be further simplified. This can further reduce the cost of the energy storage device.
  • the sawtooth shape and a frictional connection between the recesses and the cooling fins are enhanced. This is the case in particular if the distance between the opposite elevations of a recess corresponds to the cooling fin thickness, so that the elevations are in contact with the cooling fin on both sides.
  • the elevations can push at least slightly into the cooling fins, as a result of which the recesses are also in positive contact with the cooling fins. Due to the non-positive or positive contact, the Cooling fins and arranged thereon energy storage are fixed in the bending part. An additional fixation of the energy storage with the bending part can be saved. This can further reduce the cost of the energy storage device.
  • the sawtooth shape can also be designed such that the elevations have a resilient effect.
  • the energy store can be mounted resiliently at least parallel to the surface normal of the elevations.
  • a conventional suspension of the energy storage device can be omitted in this case at least partially. This can further reduce the cost of the energy storage device.
  • the energy store is designed such that it closes the opening.
  • the energy storage can be considered at the same time as a lid for the bent part.
  • the energy storage can close the opening with one of its outer walls.
  • This outer wall can also be made reinforced (eg. With a metal sheet).
  • the energy storage automatically closes the opening directly after insertion into the bending part, can be dispensed with an independent manufacturing step for closing the opening. As a result, the manufacturing process is further simplified, whereby the cost of the energy storage device can be further reduced.
  • FIG. 1 schematically shows a one-piece molding 10 ', which can be formed by a bending process to a one-piece bent part 10.
  • the molded part 10 has a cross shape and can be divided into a central surface 10a and four adjoining leg surfaces 10b, 10c, 10d and 10e.
  • the transition between the central surface 10a and the leg surfaces 10b, 10c, 10d and 10e is in FIG FIG. 1 each symbolized by a dashed bending line 12.
  • the bending lines 12 at the same time symbolize the bending region of the molded part 10 'during the bending process.
  • Two opposite leg surfaces 10b and 10d have a plurality of elongate recesses 11.
  • the leg surfaces 10b and 10d are thereby broken by the recesses 11.
  • the recesses 11 are each formed such that, for example, a cooling fins 21 can be inserted.
  • the recesses 11 can as in FIG. 1 shown to have a sawtooth shape. However, the recesses 11 may also have a rectilinear shape.
  • the recesses 11 are advantageously separated out by a punching out of the molded part 10 '.
  • the molded part 10 ' consists of a bendable material, advantageously of a thin sheet (eg. With a thickness of 2 to 3 mm).
  • the leg surfaces 10b, 10c, 10d and 10e of the molding 10 'along the bending lines 12 opposite to the central surface 10a at an angle of 90 degrees can be bent in the same direction.
  • the central surface 10a forming the bottom and the four leg surfaces 10b, 10c, 10d and 10e, the four side walls of a cuboid container, as shown schematically in FIG. 2 is shown.
  • the bending part 10 is also referred to as a container 10.
  • the adjoining side walls (10b, 10c, 10d and 10e) may be welded, soldered or glued together.
  • FIGS. 2a and 2b schematically show an energy storage device 1 with a one-piece container 10 and an energy storage device 20 according to the present invention, wherein FIG. 2a the energy storage device 1 before inserting the energy storage device 20 into the container 10 shows.
  • the energy storage 20 is shown schematically as a cuboid. However, the energy storage 20 may also have any other shape.
  • the energy store 20 has two cooling fins 21 on two opposite outer sides.
  • the energy store 20 is a composite of one or more electrochemical and / or electrostatic energy storage cells, in particular lithium-ion cells, Nickel-metal hydride cells, lead-acid batteries and / or double-layer capacitors.
  • the cooling fins 21 preferably have an elongated, thin shape and preferably run parallel to one another.
  • the cooling fins 21 are coupled to the energy store 20 in such a way that the cooling fins 21 dissipate heat energy, which arises during operation of the energy store 20, from the interior of the energy store 20 to the outside and thus cool the energy store 20.
  • the container 10 is designed in such a way that the energy store 20 with the cooling fins 21 can preferably be pushed completely into the container 10.
  • the container 10 has an opening 12, through which an insertion of the energy storage device 20 into the container 10 is made possible.
  • the container 10 preferably has a recess 11 for each cooling fin 21, so that each cooling fin 21 can be passed through in each case one of the recesses 11.
  • the container 10 can also be designed such that a plurality of cooling fins 21 can be passed through a respective recess 11.
  • the recesses 11 are formed such that upon insertion of the energy storage 20 at least one side of the recesses 11 abuts each one of the cooling fins 21, so that the recesses 11 during insertion of the energy storage device 20 in the container 10 a guide for the cooling fins 21st form.
  • the recesses 11 may further be formed such that after insertion of the energy storage device 20 into the container 10, the recesses 11 with the cooling fins 21 form a positive and / or non-positive connection. This connection can prevent or at least complicate an automatic pushing out of the energy store 20 from the container 10.
  • the recesses 11 may be formed, for example, such that they are in close contact with the cooling fins 21 on both sides.
  • the recesses 11, for example - as in FIG. 1 shown - have a sawtooth shape, wherein the elevations of the sawtooth shape can push at least slightly into the cooling fins.
  • the recesses 11 can also be designed such that they form a positive connection with the cooling fins 21 via a mechanism (for example, a spring element formed in the recess 11, which can engage in a depression of the cooling fins).
  • a mechanism for example, a spring element formed in the recess 11, which can engage in a depression of the cooling fins.
  • FIG. 2b shows an energy storage device 1 consisting of the in FIG. 2a shown components: the energy storage 20, the cooling fins 21 and the one-piece container 10th
  • the energy store 20 was completely inserted with the cooling fins 21 in the container 10.
  • the energy store 20 is preferably arranged accurately in the container 10.
  • the container 10 can thus protect the energy store 20 from external influences (for example mechanical shocks, electromagnetic radiation, moisture, temperature). At the same time, a small size of the energy storage device 1 is achieved.
  • the energy store 20 closes the opening 12 of the container 10 with an outer side 20a.
  • the outer side 20a is therefore referred to below as the lid 20a.
  • the lid 20 a is preferably designed such that it is arranged completely in the container 10 and fits with the top of the container 10. However, the lid 20 a may also be arranged outside the container, for example by the lid 20 a having a frame, which comprises the container 10 and thereby completes.
  • the lid 20a may be made of the same material as the container 10.
  • the cooling fins 21 are passed through the recesses 11.
  • the recesses 21 are in the longitudinal direction in direct contact with the cooling fins 21 and can thus fix the energy storage 20 with the cooling fins 21 via a frictional connection.
  • the cooling fins 21 can dissipate the heat which arises during operation of the energy store 20 from the energy store 20 to the outside of the container 10.
  • the container 10 thus protects the energy storage 20 while allowing effective cooling of the energy storage device 20 via the cooling fins 21 is particularly advantageous is that the container 10 in a simple manner from a one-piece mold part 10 'can be produced and the energy storage 20 with simple manufacturing means in the container 10 can be used.
  • the molded part 10 'with the outline shown is cut out of a bendable raw material (for example by a punching process).
  • the punched-out portions 11 are cut out of the molded part 10 '(eg likewise by a punching process).
  • the first and the second production steps can also be combined in one production step by simultaneously cutting out the outline of the molded part 10 'and the recess 11.
  • leg surfaces of the molded part 10 'along the bending bars 12 are bent in the same direction (for example, by pivoting bending), so that a container 10 is formed.
  • the adjoining side walls (10b, 10c, 10d, 10e) of the container 10 can now optionally be welded, soldered or glued together.
  • the energy storage 20 is inserted into the container 10 until the energy storage 20 is completely disposed in the container 10 and the lid 20a, the opening 12 of the container 10 closes.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeichervorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug. Die Energiespeichervorrichtung (1) weist einen Energiespeicher (20) mit Kühlfinnen (21) und ein einteiliges Biegeteil (10) auf. Das Biegeteil (10) ist als Behälter zur Aufnahme des Energiespeichers (20) ausgebildet. Das Biegeteil (10) weist Aussparungen (11) auf, durch welche die Kühlfinnen (21) hindurchgeführt werden können. Das Biegeteil (10) weist ferner eine Öffnung (12) auf, durch welche ein Einschieben des Energiespeichers (20) in das Biegeteil (10) ermöglicht wird. Der Energiespeicher (20) ist in dem Biegeteil (10) angeordnet und die Kühlfinnen (21) sind durch die Aussparungen (11) hindurchgeführt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
  • Als Hybrid- bzw. Elektrofahrzeuge bezeichnet man Kraftfahrzeuge, die teilweise bzw. ausschließlich durch elektrische Energie angetrieben werden. Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieb weisen beispielsweise eine Brennkraftmaschine, eine elektrische Maschine und eine elektrochemische und/oder elektrostatische Energiespeichervorrichtung auf.
  • Die elektrische Maschine des Hybridfahrzeuges fungiert in der Regel als Starter/Generator oder als elektrischer Antrieb. In der Funktion als Starter/Generator wird sie zum Anlassen der Brennkraftmaschine verwendet und ersetzt den normalerweise vorhandenen Anlasser und die Lichtmaschine. Bei einer Ausführung als elektrischer Antrieb wird sie zusammen mit der Brennkraftmaschine oder alleine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet. Im Generatorbetrieb ermöglicht sie eine Rekuperation von kinetischer Energie zur Versorgung des Bordnetzes mit elektrischer Energie und zum Aufladen eines Energiespeichers.
  • Beiden Fahrzeugtypen - Hybrid- und Elektrofahrzeug - ist gemein, dass große Mengen elektrischer Energie durch die Energiespeichervorrichtung bereitgestellt werden müssen. Die Energiespeichervorrichtung weist hierzu eine oder mehrere Energiespeicher (elektrochemisch und/oder elektrostatisch) auf, welche elektrische Energie speichern können. Als elektrochemische Energiespeicher werden vorzugsweise Nickel-Metallhydrid Zellen oder Lithium-Ionen Zellen verwendet. Daneben kommen auch elektrostatische Energiespeicher zum Einsatz, beispielsweise Doppelschichtkondensatoren oder Lithium-Kondensatoren.
  • Im Betrieb erzeugen die Energiespeicher Abwärme, welche durch Kühlfinnen abgeführt werden, um eine Überhitzung des Energiespeichers zu verhindern.
  • Zum Schutz vor äußeren Einflüssen ist der Energiespeicher ferner in einem Gehäuse untergebracht.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Energiespeichervorrichtung bereitzustellen, welche kostengünstig herstellbar ist und eine effektive Kühlung aufweist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Energiespeichervorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Eine Energiespeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Anspruch 1 weist einen Energiespeicher mit Kühlfinnen und ein einteiliges Biegeteil auf. Das Biegeteil ist als Behälter zur Aufnahme des Energiespeichers ausgebildet. Das Biegeteil weist Aussparungen auf, durch welche die Kühlfinnen hindurchgeführt werden können. Das Biegeteil weist ferner eine Öffnung auf, durch welche ein Einschieben des Energiespeichers in das Biegeteil ermöglicht wird. Der Energiespeicher ist in dem Biegeteil angeordnet und die Kühlfinnen sind durch die Aussparungen hindurchgeführt.
  • Das einteilige Biegeteil besteht aus einem biegbaren, einteiligen Formteil (bspw. Blech) welches mittels eines Biegeprozesses (bspw. Schwenkbiegen) zu einem Behälter geformt wurde. Der Behälter weist zumindest fünf Begrenzungsflächen auf (bspw. einen Boden und vier Seitenwände) und ist derart ausgebildet, dass er den Energiespeicher bevorzugt vollständig aufnehmen kann.
  • Die Öffnung resultiert bevorzugt aus einer fehlenden Begrenzungsfläche des Biegeteils (bspw. Behälter ohne Deckel). Die Öffnung kann jedoch auch eine weitere Aussparung in einer der Begrenzungsflächen des Biegeteils sein.
  • Die Aussparungen können bevorzugt vor dem Biegeprozess in das Biegeteil eingebracht werden (bspw. durch Ausstanzung). In bevorzugter Weise sind die Aussparungen derart ausgebildet, dass sie ein passgenaues Hindurchführen der Kühlfinnen ermöglichen.
  • Die Kühlfinnen können Wärme, welche beim Betrieb des Energiespeichers entsteht, von dem Energiespeicher abführen und hierdurch den Energiespeicher kühlen.
  • Der Energiespeicher ist in dem Biegeteil angeordnet, wobei die Kühlfinnen durch die Aussparungen hindurchgeführt sind und damit zumindest teilweise außerhalb des Biegeteils angeordnet sind.
  • Die Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich daraus, dass das Biegeteil ein kostengünstig herstellbares Gehäuse für den Energiespeicher darstellt. Ferner kann der Energiespeicher in einfacher Weise in das Biegeteil eingeschoben werden, wodurch der Herstellungsprozess der Energiespeichervorrichtung deutlich vereinfacht werden kann. Gleichzeitig erlaubt das Biegeteil eine effektive und kostengünstige Kühlung des Energiespeichers, indem die Kühlfinnen durch die Aussparungen hindurchgeführt sind. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit die Herstellung einer kostengünstigen Energiespeichervorrichtung mit einer effektiven Kühlung.
  • In einer Ausgestaltung der Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 2 sind die Aussparungen derart ausgebildet, dass diese eine Führung für die Kühlfinnen bei dem Einschieben des Energiespeichers in das Biegeteil bilden.
  • Durch die Führung können bei der Herstellung der Energiespeichervorrichtung einfachere Fertigungsmaschinen (mit einfacheren Positionierungsfertigkeiten) verwendet werden. Hierdurch kann der Herstellungsprozess der Energiespeichervorrichtung weiter vereinfacht und somit die Kosten der Energiespeichervorrichtung weiter gesenkt werden.
  • In einer Ausgestaltung der Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 3 weisen die Aussparungen zumindest teilweise eine Sägezahnform auf.
  • Die Aussparungen weisen bevorzugt entlang ihrer Längsseiten teilweise eine Sägezahnform auf. Eine Sägezahnform ist eine unsymmetrische Dreiecksschwingung, mit Erhebungen, welche in die Aussparung hineinragen, und Vertiefungen, welche in das Biegeteil hineinragen. Die Aussparungen können jedoch auch eine symmetrische Dreiecksform oder eine Wellenform aufweisen. Alle diese Formen ermöglichen es, dass die Aussparungen bevorzugt mit ihren Erhebungen in Kontakt mit den Kühlfinnen treten.
  • In vorteilhafter Weise kann durch die Sägezahnform die Kontaktfläche zwischen den Kühlfinnen und den Aussparungen verringert werden. Dies kann die Reibung zwischen den Aussparungen und den Kühlfinnen beim Einschieben des Energiespeichers in das Biegeteil verringern. Zur weiteren Verringerung der Reibung können die Erhebungen zusätzlich abgerundet werden. Das Einschieben des Energiespeichers in das Biegeteil wird dadurch erleichtert, wodurch der Fertigungsprozess weiter vereinfacht werden kann. Dies kann die Kosten der Energiespeichervorrichtung weiter senken.
  • In vorteilhafter Weise kann durch die Sägezahnform auch ein Kraftschluss zwischen den Aussparungen und den Kühlfinnen verstärkt werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Erhebungen einer Aussparung der Kühlfinnendicke entspricht, so dass die Erhebungen beidseitig in Kontakt mit der Kühlfinne stehen. Bei Verkleinerung des Abstands der gegenüberliegenden Erhebungen können ferner die Erhebungen zumindest geringfügig in die Kühlfinnen hineindrücken, wodurch die Aussparungen auch formschlüssig mit den Kühlfinnen in Kontakt stehen. Durch den kraftschlüssigen, bzw. formschlüssigen Kontakt können die Kühlfinnen und die daran angeordneten Energiespeicher in dem Biegeteil fixiert werden. Eine zusätzliche Fixierung des Energiespeichers mit dem Biegeteil kann dadurch eingespart werden. Dies kann die Kosten der Energiespeichervorrichtung weiter senken.
  • Die Sägezahnform kann ferner derart ausgestaltet sein, dass die Erhebungen eine federnde Wirkung aufweisen. Hierdurch kann der Energiespeicher zumindest parallel zu der Flächennormale der Erhebungen federnd gelagert werden. Auf eine konventionelle Federung der Energiespeichervorrichtung kann in diesem Fall zumindest teilweise verzichtet werden. Dies kann die Kosten der Energiespeichervorrichtung weiter senken.
  • In einer Ausgestaltung der Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 4 ist der Energiespeicher derart ausgebildet, dass er die Öffnung verschließt.
  • Gemäß dieser Ausgestaltung kann der Energiespeicher gleichzeitig als Deckel für das Biegeteil angesehen werden. Insbesondere kann der Energiespeicher mit einer seiner Außenwände die Öffnung verschließen. Diese Außenwand kann ferner verstärkt ausgeführt sein (bspw. mit einem Blech).
  • Da der Energiespeicher die Öffnung direkt nach dem Einschieben in das Biegeteil automatisch verschließt, kann auf einen eigenständigen Fertigungsschritt zum Verschließen der Öffnung verzichtet werden. Hierdurch wird der Fertigungsprozess weiter vereinfacht, wodurch die Kosten der Energiespeichervorrichtung weiter gesenkt werden können.
  • In folgendem wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind gezeigt:
    • Figur 1 eine schematische Darstellung eines biegbaren Formteils;
    • Figur 2a eine schematische Darstellung eines Biegeteils und eines Energiespeichers mit Kühlfinnen;
    • Figur 2b eine schematische Darstellung einer Energiespeichervorrichtung mit einem Energiespeicher mit Kühlfinnen und einem einteiligem Biegeteil.
  • Figur 1 zeigt schematisch ein einteiliges Formteil 10', welches durch einen Biegeprozess zu einem einteiligen Biegeteil 10 geformt werden kann.
  • Das Formteil 10' weist eine Kreuzform auf und kann in eine Zentralfläche 10a und vier daran anschließenden Schenkelflächen 10b, 10c, 10d und 10e gegliedert werden. Der Übergang zwischen der Zentralfläche 10a und den Schenkelflächen 10b, 10c, 10d und 10e ist in Figur 1 mit jeweils einer gestrichelten Biegelinie 12 symbolisiert. Die Biegelinien 12 symbolisieren zugleich den Biegebereich des Formteils 10' beim dem Biegeprozess.
  • Zwei sich gegenüberliegende Schenkelflächen 10b und 10d weisen eine Vielzahl von länglichen Aussparungen 11 auf.
  • Die Schenkelflächen 10b und 10d werden dabei von den Aussparungen 11 durchbrochen. Die Aussparungen 11 sind jeweils derart ausgebildet, dass beispielsweise eine Kühlfinne 21 eingeschoben werden kann.
  • Die Aussparungen 11 können wie in Figur 1 gezeigt eine Sägezahnform aufweisen. Die Aussparungen 11 können jedoch auch eine geradlinige Form aufweisen.
  • Die Aussparungen 11 werden vorteilhafterweise durch einen Ausstanzvorgang aus dem Formteil 10' herausgetrennt.
  • Das Formteil 10' besteht aus einem biegbaren Material, vorteilhafterweise aus einem dünnen Blech (bspw. mit einer Stärke von 2 bis 3 mm).
  • Zur Herstellung des Biegeteils 10 können die Schenkelflächen 10b, 10c, 10d und 10e des Formteils 10' entlang der Biegelinien 12 gegenüber der Zentralfläche 10a mit einem Winkel von 90 Grad jeweils in dieselbe Richtung gebogen werden.
  • Nach dem Biegeprozess bilden die Zentralfläche 10a den Boden und die vier Schenkelflächen 10b, 10c, 10d und 10e, die vier Seitenwände eines quaderförmigen Behälters, wie er schematisch in Figur 2 dargestellt ist. Im Folgenden wird daher das Biegeteil 10 auch als Behälter 10 bezeichnet. Zur Abdichtung oder Versteifung des Behälters 10 können die aneinander angrenzenden Seitenwände (10b, 10c, 10d und 10e) miteinander verschweißt, verlötet oder verklebt sein.
  • Die Figuren 2a und 2b zeigen schematisch eine Energiespeichervorrichtung 1 mit einem einteiligen Behälter 10 und einen Energiespeicher 20 gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Figur 2a die Energiespeichervorrichtung 1 vor dem Einschieben des Energiespeichers 20 in den Behälter 10 zeigt.
  • In Figur 2a ist der Energiespeicher 20 schematisch als Quader dargestellt. Der Energiespeicher 20 kann jedoch auch eine beliebige andere Form aufweisen.
  • Ferner weist der Energiespeicher 20 an zwei gegenüberliegenden Außenseiten jeweils mehrere Kühlfinnen 21 auf.
  • Bei dem Energiespeicher 20 handelt es sich um einen Verbund aus einem oder mehreren elektrochemischen und/oder elektrostatischen Energiespeicherzellen, insbesondere Lithium-Ionen Zellen, Nickel-Metallhydrid Zellen, Bleibatterien und/oder Doppelschichtkondensatoren.
  • Die Kühlfinnen 21 weisen bevorzugt eine längliche, dünne Form auf und verlaufen bevorzugt parallel zueinander.
  • Die Kühlfinnen 21 sind mit dem Energiespeicher 20 derart gekoppelt, dass die Kühlfinnen 21 Wärmeenergie, welche beim Betrieb des Energiespeichers 20 entsteht, aus dem Inneren des Energiespeichers 20 nach außen ableiten und so den Energiespeicher 20 kühlen können.
  • Der Behälter 10 ist derart ausgebildet, dass der Energiespeicher 20 mit den Kühlfinnen 21 bevorzugt vollständig in den Behälter 10 eingeschoben werden kann. Hierzu weist der Behälter 10 eine Öffnung 12 auf, durch welche ein Einschieben des Energiespeichers 20 in den Behälter 10 ermöglicht wird.
  • Der Behälter 10 weist bevorzugt für jede Kühlfinne 21 jeweils eine Aussparung 11 auf, so dass jede Kühlfinne 21 durch jeweils eine der Aussparungen 11 hindurchgeführt werden kann. Der Behälter 10 kann jedoch auch derart ausgebildet sein, dass mehrere Kühlfinnen 21 durch jeweils eine Aussparung 11 hindurchgeführt werden können.
  • In bevorzugter Weise sind die Aussparungen 11 derart ausgebildet, dass beim Einschieben des Energiespeichers 20 zumindest eine Seite der Aussparungen 11 an jeweils einer der Kühlfinnen 21 anliegt, so dass die Aussparungen 11 beim Einschieben des Energiespeichers 20 in den Behälter 10 eine Führung für die Kühlfinnen 21 bilden.
  • Die Aussparungen 11 können ferner derart ausgebildet sein, das nach dem Einschieben des Energiespeichers 20 in den Behälter 10 die Aussparungen 11 mit den Kühlfinnen 21 eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung eingehen. Diese Verbindung kann ein selbsttätiges Herausschieben des Energiespeichers 20 aus dem Behälter 10 verhindern, bzw. zumindest erschweren.
  • Für eine kraftschlüssige Verbindung können die Aussparungen 11 beispielsweise derart ausgebildet sein, dass sie beidseitig in engen Kontakt mit den Kühlfinnen 21 stehen.
  • Für eine formschlüssige Verbindung können die Aussparungen 11 beispielsweise - wie in Figur 1 gezeigt - eine Sägezahnform aufweisen, wobei sich die Erhebungen der Sägezahnform zumindest geringfügig in die Kühlfinnen eindrücken können.
  • Die Aussparungen 11 können auch derart ausgebildet sein, dass sie mit den Kühlfinnen 21 über einen Mechanismus eine formschlüssige Verbindung eingehen (beispielsweise ein in der Aussparung 11 ausgebildetes Federelement, welches in eine Vertiefung der Kühlfinne einrasten kann).
  • Figur 2b zeigt eine Energiespeichervorrichtung 1 bestehend aus den in Figur 2a gezeigten Komponenten: dem Energiespeicher 20, den Kühlfinnen 21 und dem einteiligen Behälter 10.
  • Der Energiespeicher 20 wurde vollständig mit den Kühlfinnen 21 in den Behälter 10 eingeschoben.
  • Der Energiespeicher 20 ist bevorzugt passgenau in dem Behälter 10 angeordnet. Der Behälter 10 kann so den Energiespeicher 20 vor äußeren Einflüssen (bspw. mechanische Stöße, elektromagnetische Strahlung, Feuchtigkeit, Temperatur) schützen. Gleichzeitig wird eine kleine Bauform der Energiespeichervorrichtung 1 erreicht.
  • Der Energiespeicher 20 verschließt mit einer Außenseite 20a die Öffnung 12 des Behälters 10. Die Außenseite 20a wird deshalb im Folgenden als Deckel 20a bezeichnet. Der Deckel 20a ist bevorzugt derart ausgebildet, dass dieser vollständig im Behälter 10 angeordnet ist und passgenau mit der Oberseite des Behälters 10 abschließt. Der Deckel 20a kann jedoch auch außerhalb des Behälters angeordnet sein, beispielsweise indem der Deckel 20a eine Umrahmung aufweist, welche den Behälter 10 umfasst und dadurch abschließt. Der Deckel 20a kann aus dem gleichen Material wie der Behälter 10 bestehen.
  • Die Kühlfinnen 21 sind durch die Aussparungen 11 hindurchgeführt.
  • Die Aussparungen 21 stehen in Längsrichtung in direktem Kontakt mit den Kühlfinnen 21 und können so über einen Kraftschluss den Energiespeicher 20 mit den Kühlfinnen 21 fixieren.
  • Die Kühlfinnen 21 können die Wärme, welche beim Betrieb des Energiespeichers 20 entsteht, von dem Energiespeicher 20 zur Außenseite des Behälters 10 abführen.
  • Der Behälter 10 schützt somit den Energiespeicher 20 und ermöglicht gleichzeitig eine effektive Kühlung des Energiespeichers 20 über die Kühlfinnen 21. Besonders vorteilhaft ist ferner, dass der Behälter 10 in einfacher Weise aus einem einteiligen Formteil 10' herstellbar ist und der Energiespeicher 20 mit einfachen Fertigungsmitteln in der Behälter 10 einsetzbar ist.
  • Im Folgenden soll ein Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung 1 vorgestellt werden:
  • In einem ersten Fertigungsschritt wird das Formteil 10' mit dem dargestellten Umriss aus einem biegbaren Rohmaterial herausgetrennt (bspw. durch einen Stanzvorgang). In einem zweiten Fertigungsschritt werden die Ausstanzungen 11 aus dem Formteil 10' herausgetrennt (bspw. ebenfalls durch einen Stanzvorgang). Der erste und der zweite Fertigungsschritt können auch in einem Fertigungsschritt zusammengefasst werden, indem der Umriss des Formteils 10' und die Aussparung 11 gleichzeitig herausgetrennt werden.
  • Danach werden die Schenkelflächen des Formteils 10' entlang der Biegelienen 12 in dieselbe Richtung gebogen (bspw. durch Schwenkbiegen), so dass ein Behälter 10 entsteht.
  • Zur Abdichtung oder Versteifung des Behälters 10 können nun die aneinander angrenzenden Seitenwände (10b, 10c, 10d, 10e) des Behälters 10 optional miteinander verschweißt, verlötet oder verklebt werden.
  • Anschließend wird der Energiespeicher 20 in den Behälter 10 eingeschoben, bis der Energiespeicher 20 vollständig in dem Behälter 10 angeordnet ist und der Deckel 20a die Öffnung 12 des Behälters 10 verschließt.

Claims (4)

  1. Energiespeichervorrichtung (1) mit
    - einem Energiespeicher (20) mit Kühlfinnen (21), und
    - einem einteiligen Biegeteil (10), welches
    -- als Behälter zur Aufnahme des Energiespeichers (20) ausgebildet ist,
    -- Aussparungen (11) aufweist, durch welche die Kühlfinnen (21) hindurchgeführt werden können, und
    -- eine Öffnung (12) aufweist, durch welche ein Einschieben des Energiespeichers (20) in das Biegeteil (10) ermöglicht wird, wobei
    der Energiespeicher (20) in dem Biegeteil (10) angeordnet ist und die Kühlfinnen (21) durch die Aussparungen (11) hindurchgeführt sind.
  2. Energiespeichervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Aussparungen (11) derart ausgebildet sind, dass diese eine Führung für die Kühlfinnen (21) bei dem Einschieben des Energiespeichers (20) in das Biegeteil (10) bilden.
  3. Energiespeichervorrichtung (1) nach Anspruch 1-2, wobei die Aussparungen (11) zumindest teilweise eine Sägezahnform aufweisen.
  4. Energiespeichervorrichtung (1) nach Anspruch 1-3, wobei der Energiespeicher (20) derart ausgebildet ist, dass er die Öffnung (12) verschließt.
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